ОЦІНКА КОМБІНОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ СИСТЕМ БЕЗПЕРЕРВНОГО СПОСТЕРЕЖЕННЯ НА БАЗІ ДРОНІВ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-175-4-37-46Ключові слова:
безперервне спостереження, електрозабезпечення, електроспоживання, фотоелектрична система, дрони, безпілотні літальні апарати, моделюванняАнотація
Запропоновано систему безперервного спостереження на основі кількох дронів, які працюють за певним алгоритмом: поки одні дрони залишаються в повітрі для спостереження, інші підзаряджаються на землі та замінюють ті, що потребують підзарядки. Вказана система обладнана комбінованою системою електрозабезпечення, яка базується на основній та допоміжній системах. Основна система електрозабезпечення ґрунтується на використанні електроенергії, згенерованої від фотоелектричної системи та системи збереження енергії (акумуляторної батареї). Водночас допоміжна система живиться змінним струмом та використовує електроенергію від промислових електромереж.
У статті досліджені часові та енергетичні характеристики зарядної станції для дронів. Обґрунтована модель спостереження, яка враховує порядок розміщення дронів, параметри їхнього цільового спорядження та зону спостереження. Створена математична модель визначення електроспоживання системою впродовж безперервного спостереження.
Проведено моделювання, за результатами якого визначено кількість сонячних панелей фотоелектричної системи, що залежить від різних груп периметрів спостереження, що забезпечує універсальність системи безперервного спостереження для різної місцевості. Результати моделювання показують, що для периметрів від 7297 м2 до 17140 м2 оптимальною кількістю сонячних панелей буде від 55 до 75, для периметрів від 24155 м2 до 33206 м2 оптимальною кількістю сонячних панелей буде від 206 до 450, також для периметрів від 36260 м2 до 40758 м2 оптимальною кількістю сонячних панелей буде від 424 до 1182. Визначені характеристики системи накопичення енергії для використання в часи низького генерування від фотоелектричної системи.
Окремим результатом моделювання визначено, що зменшення загальної кількості сонячних панелей, призводить до необхідності компенсації недостатку електроенергії від мережі максимум на 18 % від загальної необхідної кількості електроенергії що споживає система безперервного спостереження. Для забезпечення електроенергією системи в період недостатнього генерування від сонячних панелей та живлення від мережі використовується система збереження енергії.
Посилання
M. Amir, Haque Zaheeruddin, A. F. I. Bakhsh, V.S.B. Kurukuru, and M. Sedighizadeh, Intelligent energy management scheme-based coordinated control for reducing peak load in grid-connected photovoltaic-powered electric vehicle charging stations. IET Gener. Transm. Distrib. 18, 1205-1222, 2024. https://doi.org/10.1049/gtd2.12772 .
S. Cheikh-Mohamad, M. Sechilariu, F. Locment, and Y. Krim, PV-Powered Electric Vehicle Charging Stations: Preliminary Requirements and Feasibility Conditions. Appl. Sci. 2021, 11, 1770. https://doi.org/10.3390/app11041770 .
A.J. Alrubaie, M. Salem, K. Yahya, M. Mohamed, and M. A Kamarol, “Comprehensive Review of Electric Vehicle Charging Stations with Solar Photovoltaic System Considering Market,” Technical Requirements, Network Implications, and Future Challenges. Sustainability 2023, 15, 8122. https://doi.org/10.3390/su15108122 /
H. Fakour, M. Imani, Lo, SL. et al., “Evaluation of solar photovoltaic carport canopy with electric vehicle charging potential,” Sci Rep 13, 2136 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29223-6 .
Mohamed Khalid, Henok Wolde, and Salma Alarefi, Optimal Space Utilisation for Solar Powered EV Charging Station. 562-567, 2020. https://doi.org/10.1109/ENERGYCon48941.2020.9236538 .
H. K. Singh, and N. Kumar, “Solar PV Array Powered ON Board Electric Vehicle Charging with Charging Current Protection Scheme,” in 2020 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES), Jaipur, India, 2020, pp. 1-5, https://doi.org/10.1109/PEDES49360.2020.9379820 .
F. Sun, et al., “Prediction-Based EV-PV Coordination Strategy for Charging Stations Using Reinforcement Learning,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 60, no. 1, pp. 910-919, Jan.-Feb. 2024, https://doi.org/10.1109/TIA.2023.3326433 .
Y. Li, et al., “Multi-Agent Graph Reinforcement Learning Method for Electric Vehicle on-Route Charging Guidance in Coupled Transportation Electrification,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 15, no. 2, pp. 1180-1193, April 2024, https://doi.org/10.1109/TSTE.2023.3330842 .
M. Sharif, and H. Seker, “Smart EV Charging With Context-Awareness: Enhancing Resource Utilization via Deep Reinforcement Learning,” IEEE Access, vol. 12, pp. 7009-7027, 2024, https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3351360 .
Jose, Jeffy Marin, and V. I. Cherian. “Analysis on solar PV based hybrid power solution for remote telecom towers.” International journal of advance research in Engineering Science and Technology, 2.11, pp. 61-66, 2013.
D. Chandran, M. Joshi, and V. Agarwal, “Solar PV based retrofit solution for cell phone towers powered by diesel generators,” in 2016 IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC), Austin, TX, USA, 2016, pp. 1-8, https://doi.org/10.1109/INTLEC.2016.7749099 .
Janardhan Kavali, et al. “Performance Investigation of Solar Photovoltaic System for Mobile Communication Tower Power Feeding Application.” International Journal of Electrical & Electronics Research 10.04, pp. 921-925, 2022.
Gerard Jansen, Zahir Dehouche, Richard Bonser, and Harry Corrigan, “Validation of autonomous renewable energy hybrid wind/photovoltaic/RHFC prototype for the cell tower industry using MATLAB/Simulink,” Materials Today: Proceedings, vol. 10, p. 3, pp. 408-418, 2019. ISSN 2214-7853, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.03.004 .
Bahgaat, Naglaa & Salam, Nariman & Roshdy, Monika & Sakr, Sandy, “Design of Solar System for LTE Networks,” International Journal of Environmental Sustainability and Green Technologies, no. 11, pp. 1-15. https://doi.org/10.4018/IJESGT.2020070101.
Essam Ali, Mohamed Fanni, Abdelfatah M. Mohamed “Design and task management of a mobile solar station for charging flying drones,” in E3S Web Conf. 167 05004, 2020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016705004 .
P. K. Chittoor, and C. Bharatiraja, “Wireless Electrification System for Photovoltaic Powered Autonomous Drone Charging,” IEEE Transactions on Transportation Electrification. pp. 1-1, 2023. https://doi.org/10.1109/TTE.2023.3305022 .
Prithvi Krishna Chittoor, and C. Bharatiraja, “Building integrated photovoltaic powered wireless drone charging system,” Solar Energy, vol. 252, pp. 163-175, 2023. ISSN 0038-092X, https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.01.056 .
D. Raveendhra, M. Mahdi, R. Hakim, R. Dhaouadi, S. Mukhopadhyay, and N. Qaddoumi, “Wireless Charging of an Autonomous Drone,” in 2020 6th International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems (EPECS), Istanbul, Turkey, 2020, pp. 7-12, https://doi.org/10.1109/EPECS48981.2020.9304971 .
P. K. Chittoor, B. Chokkalingam, and L. Mihet-Popa, “A Review on UAV Wireless Charging: Fundamentals, Applications,” Charging Techniques and Standards. IEEE Access, no. 9, pp. 69235-69266, 2021.
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 20
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
